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Transformaciones Lineales: Una Guía para Investigar, Guías, Proyectos, Investigaciones de Álgebra Lineal

INVESTIGACIONE DE LA UNIDAD 5 DE TRANSFORMACIONES LINEALES

Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones

2020/2021

Subido el 17/12/2021

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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE
CUAUTLA.
MATERIA: ALGEBRA LINEAL
5. TRANSFORMACIONES LINEALES
ALUMNO (A): JHON ANTONY FLORES
FLORES
NO.CONTROL: 20680253
CARRERA: INGENIERÍA INDUSTRIAL
FECHA: 06-DICIEMBRE-2021
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¡Descarga Transformaciones Lineales: Una Guía para Investigar y más Guías, Proyectos, Investigaciones en PDF de Álgebra Lineal solo en Docsity!

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE

CUAUTLA.

MATERIA: ALGEBRA LINEAL

5. TRANSFORMACIONES LINEALES

ALUMNO (A): JHON ANTONY FLORES

FLORES

NO.CONTROL: 20680253

CARRERA: INGENIERÍA INDUSTRIAL

FECHA: 06-DICIEMBRE-

UNIDAD 5.-

TRANSFORMACIONES

LINEALES

Introducción a las transformaciones

lineales

Definición: Las transformaciones lineales son las funciones y tratan sobre K-

espacios vectoriales que son compatibles con la estructura (es decir, con la

operación y la acción) de estos espacios.

Aquí se presentan las funciones entre espacios vectoriales que preservan las

cualidades de los espacios vectoriales. Es decir, de funciones que preservan la

suma y la multiplicación por escalares.

Nosotros usaremos el concepto de la función para darle un tratamiento a los

sistemas de ecuaciones lineales. La restricción que haremos será sobre el tipo de

funciones: solo estaremos interesados en funciones que preserven las

operaciones en el espacio vectorial. Este tipo de funciones serán llamadas

funciones lineales. Primeramente las definiremos, veremos algunas propiedades

generales y después veremos cómo se aplican estos resultados a sistemas de

ecuaciones.

5.2 Núcleo e imagen de una

transformación lineal.

Teorema 1

Sea T: V S W una transformación lineal. Entonces para todos los vectores u, v, v1, v2,.. ., vn en V y todos los escalares a1, a2,.. ., an:

i. T(0) = 0 ii. T(u - v) = Tu - Tv iii. T(a1v1 + a2v2 +.. .+ anvn) = a1Tv1 + a2Tv2 +.. .+ anTvn Nota. En la parte i) el 0 de la izquierda es el vector cero en V; mientras que el 0 de la derecha es el vector cero en W.

Teorema 2 Sea V un espacio vectorial de dimensión finita con base B = {v1, v2,.. ., vn}. Sean w1, w2,.. ., en vectores en W. Suponga que T1 y T2 son dos transformaciones lineales de V en W tales que T1vi = T2vi = wi para i = 1, 2,.. ., n. Entonces para cualquier vector v ∈ V, T1v = T2v; es decir T1 = T2. Ejemplo

Definición 1 Núcleo e imagen de una transformación lineal Sean V y W dos espacios

vectoriales y sea T: V W una transformación lineal. Entonces

i. El núcleo de T, denotado por un, está dado por

ii. La imagen de T, denotado por Im T, está dado por

 Observación 1. Observe que un T es no vacío porque, de acuerdo al teorema 1, T (0) = 0 de manera que 0 ϵ un T para cualquier transformación lineal T. Se tiene interés en encontrar otros vectores en V que “se transformen en 0”. De nuevo, observe que cuando escribimos T (0) = 0, el 0 de la izquierda está en V y el de la derecha en W.

Observación 2. La imagen de T es simplemente el conjunto de “imágenes” de los vectores en V bajo la transformación T. De hecho, si w = Tv, se dice que w es la imagen de v bajo T. Antes de dar ejemplos de núcleos e imágenes, se demostrará un teorema de gran utilidad.

Teorema Si T: V W es una transformación lineal, entonces i.Un T es un subespacio de V. ii.Im T es un subespacio de W.

Demostración i.Sean u y v en un T; Entonces T (u + v) = Tu + Tv =0 + 0 =0 y T ( ) = = 0 = 0 de forma que u + v y ∝u están en un T. ii. Sean w y x en Im T. Entonces w = Tu y x = Tv para dos vectores u y v en V. Esto significa que T (u + v)= Tu + Tv = w + x y T (∝u) = ∝Tu =∝w. Por lo tanto, w + x y ∝w están en Im T.

Ejemplo 3. Núcleo e imagen de la transformación cero Sea Tv = 0 para todo vϵ V (T es la transformación cero). Entonces un T = v e Im T = {0}.

Ejemplo 4 Núcleo e imagen de la transformación identidad Sea Tv = v para vϵ V (T es la transformación identidad). Entonces un T= {0} e Im T = V.

Las transformaciones cero e identidad proporcionan dos extremos. En la primera todo se encuentra en el núcleo. En la segunda sólo el vector cero se encuentra en el núcleo. Los casos intermedios son más interesantes.

5.4 Aplicación de las transformaciones

lineales: reflexión, dilatación, contracción

y rotación.

Graficar un conjunto de puntos en otro es lo que se conoce como transformación

lineal de un conjunto de puntos. Existen ciertas propiedades básicas de las

transformaciones lineales, las cuales si son tomadas en cuenta y aplicadas al

momento de resolver un problema, pueden reducirlo un problema simple. La

notación general utilizada para una transformación lineal es T: Rn à Rm.

1. 1. Reflexión: Cuando un conjunto de puntos dados es graficado desde el espacio

euclidiano de entrada a otro de manera tal que este es isométrico al espacio

euclidiano de entrada, llamamos a la operación realizada la reflexión del conjunto

de puntos dado. Esto puede realizarse también con respecto a la matriz, en tal

situación la matriz de salida es llamada la matriz de reflexión. La reflexión es

realizada siempre con respecto a uno de los ejes, sea el eje x o el eje y. Esto es

como producir la imagen espejo de la matriz actual.

2. 2. Expansión: Al igual que en la reflexión, también es posible expandir los puntos

dados en una dirección particular. La expansión se realiza habitualmente para un

cierto grado. Es como realizar una operación de multiplicación de los elementos del

conjunto de puntos dados con un término escalar hacia la dirección donde tiene que

ser expandido. Sea para un punto (2, 3) si el grado de expansión 2 es la dirección

de y, entonces el nuevo punto obtenido es (2, 6).

3. 3. Contracción: La contracción es el procedimiento inverso de la expansión. Aquí

el punto es contraído en un determinado grado hacia una dirección dada. Sea el

punto de entrada (4, 8) y este debe ser contraído para el grado dos en la dirección

de x entonces el nuevo punto resulta ser (2, 8).

4. 4. Rotación: El término rotación tiene dos significados, ya la rotación de un objeto

puede ser realizada con respecto al eje dado o al eje mismo. La rotación se realiza

para un cierto grado el cual es expresado en forma de un ángulo. Asimismo, la

rotación puede realizarse en la dirección de las manecillas del reloj, o inverso a las

manecillas del reloj.

Conclusión

Se han visto más detallados y con más exactitud los teoremas y propiedades que

hilan todos los temas propuestos por este trabajo y se ha se ha llegado a la

conclusión de todos los temas están relacionados en cierta forma ya que en varios

de estos se necesita recurrir a las propiedades que se han visto en temas anteriores.

Con esto podríamos decir que nos ha enseñado a tener un amplio criterio de la

utilidad de temas ya vistos en nuestra carrera, ya que no podemos omitir las

enseñanzas pasadas ya que estas nos forman las bases para comprender y analizar

y poder poner en práctica los temas futuros.

Este trabajo se ha hecho con el fin de comprender de que no hay que dejar tirado

lo ya hemos aprendido antes ya que eso nos va a ayudar a solucionar problemas

en nuestro futuro, citando el dicho popular si no aprendemos de nuestros errores

del pasado los mismo nos estarán esperando en un futuro.

Bibliografía

https://hopelchen.tecnm.mx/principal/sylabus/fpdb/recursos/r130327.PDF

https://hopelchen.tecnm.mx/principal/sylabus/fpdb/recursos/r117191.PDF

https://html.rincondelvago.com/transformaciones-lineales.html